Klimaat- en mariene wetenschappers observeren een alomtegenwoordige opwarming van de oceaan en het landoppervlak over de hele wereld. Sinds het midden van de 19e eeuw, de gemiddelde wereldwijde temperatuur die op het landoppervlak is geregistreerd, is met ongeveer één graad Celsius gestegen, en met 0,6 graden over het oceaanoppervlak. De opwarming van de aarde is het meest uitgesproken in de Alpenregio's en het Noordpoolgebied.

In de periode 1982 tot 2011 echter, een afkoelingstrend werd waargenomen in oppervlaktewateren in sommige delen van de Zuidelijke Oceaan rond het Antarctische continent, specifiek in het gebied ten zuiden van 55 graden noorderbreedte. Deze afkoeling was het sterkst in de Pacifische sector van de Zuidelijke Oceaan, waar het oceaanoppervlak met ongeveer 0,1°C per decennium afkoelde, en de zwaksten in de Indische en delen van de Atlantische Oceaan.

Klimaat- en zeewetenschappers zijn er tot nu toe niet in geslaagd een bevredigende verklaring te geven waarom delen van de Zuidelijke Oceaan de trend van het broeikaseffect hebben tegengegaan. Nu heeft een groep wetenschappers onder leiding van ETH-professor Nicolas Gruber de puzzel opgelost met behulp van simulaties met een oceaanmodel met hoge resolutie.

Simulaties benadrukken de invloed van zee-ijs

In een artikel dat zojuist in het tijdschrift is gepubliceerd AGU-vooruitgang , de wetenschappers gebruiken een reeks simulaties om aan te tonen dat veranderingen in het zee-ijs de meest waarschijnlijke oorzaak zijn voor de afkoeling van het oppervlaktewater in de Zuidelijke Oceaan. Pas toen Alex Haumann, hoofdauteur en voormalig doctoraatsstudent van professor Gruber, en het team nam de waargenomen veranderingen in zee-ijs op in het model, zodat ze het waargenomen patroon van de temperatuurveranderingen correct konden repliceren. Toen ze dit effect weglieten en alleen rekening hielden met de andere potentiële factoren - zoals een krachtigere oceaancirculatie of verhoogde zoetwaterfluxen door het smelten van de Antarctische gletsjers - werd het patroon niet nauwkeurig gesimuleerd.

Hun beschouwing van de rol van zee-ijs bij het veroorzaken van de afkoeling van het oppervlak was gebaseerd op de waarneming dat in dezelfde periode als de afkoeling plaatsvond, d.w.z., van 1982 tot 2011, de omvang van het zee-ijs nam gestaag toe in de Zuidelijke Oceaan rond Antarctica, terwijl het in het noordpoolgebied in dezelfde periode aanzienlijk kromp.

Een paar jaar geleden, Haumann en Gruber en verschillende collega's ontdekten al de reden voor deze uitbreiding van zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan. Ze merkten op dat sterkere zuidenwinden in deze periode meer van het zee-ijs dat langs de kust wordt gevormd naar de open zee stuwden, het smelten daar versterken. De resulterende sterkere transportband verbeterde het transport van zoet water van nabij het continent naar de open oceaan. Dit komt omdat wanneer zee-ijs wordt gevormd uit zeewater, het zout blijft achter, overwegende dat wanneer het zee-ijs in de zomer ver weg van de kust smelt, het zoete water komt vrij in het oppervlak, vermindering van het zoutgehalte van het zeewater daar.

Deze vermindering van het oppervlaktezoutgehalte versterkte de verticale gelaagdheid van het zeewater:hoe zoeter, en in dit deel van de oceaan blijft lichter water in de bovenste 100 m, terwijl het dichter zoute water beneden blijft. In het algemeen, hoe zouter en kouder het water, hoe groter de dichtheid en hoe groter de diepte in de oceaan.

Kleinere warmte-uitwisseling tussen de waterlagen

De sterkere gelaagdheid verminderde de uitwisseling van warmte tussen de diepere lagen en het oppervlaktewater, waardoor de warmte op diepte blijft. In aanvulling, de lucht boven de Zuidelijke Oceaan is in de winter over het algemeen kouder dan de temperatuur van het zeewater. Gecombineerd met de vermindering van de verticale uitwisseling van warmte in de oceaan, hierdoor ontstond uiteindelijk de waargenomen situatie waarbij het oppervlaktewater afkoelde en de ondergrond opwarmde.

De sterke rol van het zoutgehalte bij het beheersen van de verticale gelaagdheid is een eigenaardigheid van de Zuidelijke Oceaan, want er is eigenlijk heel weinig temperatuurverschil tussen het oppervlaktewater van de oceaan en de ondergrond:slechts enkele tienden van een graad. De sterke door zoutgehalte aangedreven stratificatie verklaart ook waarom de oppervlaktekoeling geen diepe menging veroorzaakte.

Geen materiaal om sceptici over de opwarming van de aarde te voeden

"De afkoeling van de Zuidelijke Oceaan gedurende drie decennia is echt ongebruikelijk, rekening houdend met het feit dat anders alle andere delen van de planeet, vooral het landoppervlak, zijn opgewarmd, ', zegt Nicolas Gruber.

Afkoeling in slechts één deel van de oceaan moet niet worden geïnterpreteerd als een vermindering van de langetermijnopwarming van het mondiale klimaatsysteem als geheel. Het is slechts een herverdeling van warmte in de Zuidelijke Oceaan van het oppervlak naar de diepere lagen van de oceaan. "We nemen aan dat de sterke wind die het zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan naar het noorden duwt, mogelijk een neveneffect is van klimaatverandering, "Beklemtoont Gruber. "Klimaatverandering is duidelijk door de mens veroorzaakt en kan niet worden betwist, simpelweg omdat een deel van de oceaan tekenen van afkoeling vertoont."

In aanvulling, de huidige studie liep slechts tot 2011. "Sinds 2015 hebben we een trendomkering waargenomen. Het zee-ijs rond Antarctica begint nu in snel tempo terug te trekken, ", zegt de ETH-hoogleraar. "En dit is zeer in lijn met de algemene trend van aanhoudende opwarming van de aarde."